1，項目概述

       LSDYNA重啟動技術在實際工程中應用較廣，重啟動包括簡單重啟動、小型重啟動和完全重啟動。其中小型重啟動可以接著求解，用于將分析延長至比用戶最初指定的時間更長的終止時間或對模型進行細小修改的情況；如刪除模型。而如果需要增加模型，就必須用到完全重啟動技術，完全重啟動有如下特點：可以增加或刪除部分模型，允許材料和載荷變化，Jobname 自動變成 Jobname_nn (nn=01, …) 以防止新生成的結果文件替換已有數據；接觸描述和初始速率不能被改變等等。

       本文利用LSDYNA完全重啟動技術，對同一個靶板進行多次反復爆炸沖擊的過程進行數值模擬，該案例的核心技術為完全重啟動技術的應用，包括模型建立、網格劃分、邊界條件設置、計算條件設置、材料導入、流固耦合設置、完全重啟動、后處理等步驟。

2，第1次前處理并輸出1.k文件

       數值模型由炸藥、空氣域、殼體、靶組成，其中炸藥、空氣域采用歐拉網格建模，單元使用多物質ALE算法，殼體、靶采用拉格朗日網格建模，并且同炸藥、空氣間采用耦合算法。為方便在ANSYS/LS -DYNA 中建模，將炸藥及裝藥圖紙，在二維平面上利用CAD或CATIA打開，在每一斜率改變點（圓弧認作為一條線段）做平行于X軸的直線，用于切分空氣域、炸藥等材料。切分后，上述材料區域均由四邊形構成。將每一點的坐標以“k，序號，X軸坐標，Y軸坐標，Z軸坐標”的形式寫出，并將每條線段以“k，起點的點序號，端點的點序號”，對于圓弧則寫出起點、端點、圓心坐標，等待在ANSYS/LS-DYNA中進行繪制。

1）軟件啟動

啟動ANSYS Mechanical APDL Product Launcher，彈出Launch界面。

在Launch界面選擇Simulation Environment為ANSYS，License為ANSYS LS/DYNA，在File Management下的Working Directory中設置工作目錄，Job name中輸入工作文件名jet，點擊Run，運行ANSYS程序，進入ANSYS/LS-DYNA的操作主界面。

2）面、體的生成

點擊在Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete，彈出Element Types對話框，點擊Add按鈕，彈出Library of Element Types對話框，在Library of Elements欄中選擇LS-DYNA Explicit和3D Solid 164，點擊Apply按鈕；在Element Types對話框中單擊Close按鈕，關閉對話框。

點擊Main Menu > Preprocessor > Modeling后，將之前寫下的命令行復制到Toolbar上方的command input中，敲擊回車，在右側的工作界面生成點、線，可通過Plot > Keypoint/Lines查看點或線的分布情況，隨后利用Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Arcs > By End KPs & Rad以圓弧端點和圓心及半徑畫弧，補全所缺的圓弧。

點擊Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Overlap > Lines彈出Overlap Lines對話框，選擇Pick All按鈕，切分所有線段，保證所圍的空白，均由四條線段構成。 

選擇Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Arbitrary > By lines，選取右側界面中的直線創建如圖2.4所示平面，以四條邊穿件一個平面，創建順序為炸藥、空氣域。

建立好面后，選擇Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude > Areas > About Axis，，點擊Pick All按鈕后，選擇軸線兩端端點，隨后設置旋轉角度為90°，完成三維體模型的建立。

應用同樣方法，在Y方向10cm處建立，建立殼體、靶的三維體模型。

3）模型網格劃分

對模型劃分網格前，需要建立材料編號，用于接下來不同Part的劃分。選擇Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models，點擊Material > New Model新建材料模型，并在Material Models Available > LS-DYNA > Equation of State > Gruneisen中選擇材料模型。

選擇Main Menu > Preprocessor > Meshing下的MeshTool，彈出MeshTool對話框。在Element Attributes中選擇Global后點擊Set，彈出Meshing Attributes對話框，在[TYPE] Element type number 中選擇 1 SOLID164，[MAT] Material number選擇1，設置完后點擊OK按鈕

在Size Controls中進行網格單元的尺寸的設置，點擊Areas后的Set，點擊Pick All，輸入0.5，點擊OK，在Mesh選項中，下拉選擇Volumes，Shapes選擇Hex及Mapped，點擊Mesh，選擇炸藥所對應的體模型后點擊OK自動劃分網格。如此重復至所有模型的網格劃分完成。

在完成所有網格的劃分后，點擊Main Menu > Preprocessor > LS-DYNA Options > Parts Options ,彈出Parts Data Written for LS-DYNA對話框，采用默認設置，點擊OK，彈出如圖2.11所示對話框，顯示出不同Part所對應的材料單元類型和單元數量。

4）邊界條件

選擇Main Menu > Preprocessor > LS-DYNA Options > Constraints > Apply > On Areas，彈出Apply U，ROT on Areas面板；拾取XOY平面上所有的面，單擊OK按鈕，彈出Apply U，ROT on Areas對話框；在Lab2 DOFs to be constrained設置欄中選擇UZ，單擊OK按鈕，關閉對話框；拾取XOZ平面上所有面，單擊OK按鈕，彈出Apply U，ROT on Areas對話框，在Lab2 DOFs to be constrained設置欄中選擇UY，單擊OK按鈕，關閉對話框；完成對稱邊界的添加。

選擇Utility Menu > Select > Entities命令，彈出Select Entities對話框，將其設置成如圖2.13所示狀態，單擊Apply按鈕。

拾取視圖中空氣域除對稱約束外的所有外表面，單擊OK按鈕，關閉對話框；在Select Entities對話框中設置Nodes的屬性為Attached to，并在下面的單選框選中Areas，all，單擊OK按鈕，關閉對話框。

選擇Utility Menu > Select > Comp/Assemble >Create Component命令，彈出Create Component對話框，在Cname中輸入nonref，單擊OK按鈕，關閉對話框；選擇Utility Menu > Select > Everything命令；選擇Main Menu > Preprocessor > LS-DYNA Options > Constraints > Apply > Non-Refl Bndry命令，彈出Non-reflecting boundary for LS-DYNA Explicit對話框，在Option單選框內選擇Add項，在Component右側的下拉框中選定nonref，單擊OK按鈕，關閉對話框

5）計算條件

選擇Main Menu>Solution > Analysis Options> Energy Option，彈出Energy Options對話框，激活Hourglass Energy，Sliding Interface和Rayliegh Energy三個單選鈕，單擊OK按鈕，關閉對話框；選擇Main Menu>Solution> Analysis Options>CPU Limit，彈出CPU Limit對話框，使用默認值，單擊OK按鈕，關閉對話框；選擇Main Menu>Solution> Analysis Options>Bulk Viscosity，彈出Bulk Viscosity對話框。

選擇Main Menu>Solution > Time Controls > Solution Time命令，彈出Solution Time for LS-DYNA Explicit對話框；在Terminate at Time設置框中輸入500，單擊OK按鈕，確認輸入；選擇Main Menu>Solution> Time Controls> Time Step Ctrls命令，彈出Spectify Time Step Scaling for LS-DYNA Explicit對話框；在Time step scale factor設置框中輸入0.67，單擊OK按鈕，關閉對話框。

選擇Main Menu>Solution>Output Controls> Output File Types命令，彈出Specify Output File Types for LS-DYNA Solver對話框；在File options下拉框中選擇Add，在Produce output for...下拉框中選擇LS-DYNA，單擊OK按鈕，關閉對話框；選擇Main Menu>Solution>Output Controls> File Output Freq > Time Step Size命令，彈出Spectile File For Output Frequency對話框4，使用默認值，單擊OK按鈕，關閉對話框。

選擇Utility Menu>Select > Everything命令；選擇Main Menu>Solution> Write Jobname.k命令，彈出Input files to be Written for LS-DYNA對話框，在Write results files for..下拉框中選擇LSDYNA，在Write input files to...內輸入jet.k，單擊OK按鈕，程序將在工作目錄下生成1.k文件。

6）流固耦合設置

用UltralEdit軟件或者記事本打開工作目錄下的1.k文件。修改1.k文件里的關鍵字和參數，內容包括：

將用于控制單元算法的*SECTION-SOLID關鍵字修改為*SECTION-SOLID ALE關鍵字，用于采用ALE算法Part的單元算法定義，其余Part的單元算法仍采用*SECTION SOLID定義；

$

*SECTION_SOLID

         1        11

*SECTION_SOLID

         2         1              

$

添加用于控制ALE算法的*CONT*ROL-ALE關鍵字；

$

*CONT*ROL_ALE

         2         1         2-1.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000

 0.0000000   0.1E+21 0.0000000                   1

$添加關鍵字*CONSTRAINED-LAGRANGE-IN-SOLID和*SET-PART LIST；

$

*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID

         1         2         0         0         0         5         3         0

         0         0      0.15                                       1

 

*SET_PART_LIST

         1

         6

*SET_PART_LIST

         2

         1         2         3         

$

*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID

         3         4         0         0         0         5         3         0

         0         0      0.15                                       1

 

*SET_PART_LIST

         3

         7

*SET_PART_LIST

         4

         2         3         4         5  

 

$

*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID

         5         4         0         0         0         5         3         0

         0         0      0.15                                       1

 

*SET_PART_LIST

         5

         8

$

$

*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID

         7         4         0         0         0         5         3         0

         0         0      0.15                                       1

 

*SET_PART_LIST

         7

         9

$

添加關鍵字*ALE-MULTI-MATERIAL-GROUP；

$

*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP

        1          1

        2          1

        3          1

        4          1

        5          1

$添加用于起爆點設置的*INITIAL-DETONATION關鍵字。

$

*INITIAL_DETONATION

         1       1.5     00.00      0.00      0.00

7）材料導入

    打開前處理軟件，打開包含相關材料模型參數的K文件，這時在軟件的Keyword Manager對話框中就會增加狀態方程（EOS）和材料庫（MAT）兩個選項，選項下包含材料模型和相關參數，如圖2.22所示。選擇對應材料編號即可顯示該材料的參數數據，如圖所示，建模時使用者可以進行數據修改。建模過程中對PART進行材料定義時即可選擇庫中的相應材料，由此即可實現材料庫的建立和調用。完成所有材料的導入后，導出K文件。

8）求解時間

100us

*CONT*ROL_TERMINATION

$   endtim    endcyc     dtmin    endeng    endmas                        unused

    0.0001  10000000     0.001         0    100000

3，提交求解，求解1.k，并獲得d3dump01重啟動文件。

4，進行第二次前處理并輸出2.k文件

同孔重復爆炸過程數值模擬模型采用錯位法建立，內容包括炸藥、空氣域、殼體、靶板部分采用重啟動方法，沿用單次爆炸結果。其中炸藥、空氣等流體需要雙份，同時把第一次前處理的炸藥空氣移位。重新進行前處理，重新輸出2.k文件。2.k中有2個炸藥，2個空氣域，還有靶板等固體模型。

對2.k文件進行修改，包括應力初始化靶板，刪除第一次的炸藥空氣part，以及流固耦合設置等。

具體2.k的主要內容如下：

*SECTION_SOLID_ALE

$       ID    elform       aet                                           unused1

         2        11                                                 

 

$

*CONT-ROL_ALE

2,1,2,-1

$炸藥TNT

*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN

3,1630,6930,2.1e10   

*EOS_JWL

3,3.712e11,3.23e9,4.15,0.95,0.3,7e9,1

$

*initial_detonation

$3為part號

3,-0.0343,0,0.5,1e-4

$

*PART

$                                                                       partname

                                                                             air

$       ID     secid       mid     eosid      hgid      grav     adopt      tmid

         7         2         2         2         0         0         0         0

*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP

         2         1

         3         1

         4        1

         5   1

         6    1

         7    1

$         

*SET_PART_LIST

         1

1      

*SET_PART_LIST

         2

2,3,4,5,6,7

*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID

         1         2         0         0         2         5         2         0

         0         0      0.15                 0.1

                                       2       0.3

*STRESS_INITIALIZATION

$PIDO,PIDN

1,1

求解時間200us

*CON-T*ROL_TERMINATION

$   endtim    endcyc     dtmin    endeng    endmas                        unused

    0.0002  10000000     0.001         0    100000 

5，使用2.k和d3dump01文件提交求解，進行完全重啟動分析

6，結果分析

初次爆炸后，靶板變形及應力如下：

二次爆炸后，靶板變形及應力如下：

該項目具有豐富工程背景，完全重啟動技術在工程中有廣泛的應用。